авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 ||

Геометриицилиндрических вращающихся промышленныхобъектов путем многократных измеренийдальностей до их поверхности.

-- [ Страница 2 ] --

Рассмотрим ряд данных длины n. Возьмемфрагмент данных длины m.Будем последовательно брать из рядаотрезки длины m , . Между каждым отрезком Xi ифрагментом Lfнайдем коэффициент корреляции . Из-за особенностей формы объекта ивнешних возмущающих факторов получившийсяряд может содержать ложные максимумыкорреляции. Для их устранения повторяетсяописанная процедура еще один, а еслипозволяет длина ряда то два, раза,рассматривая ряд коэффициентов корреляциикак ряд данных. В итоговом рядуустанавливаются максимумы корреляции, иподсчитывается число измерений между ними– p. Если эточисло p меняется незначительно (зависит отравномерности вращения и дискретностивзятия отсчетов) при переходе от одной парымаксимальных значений к другой, тосчитается, что периодичностьвыявлена.

Для установления точногозначения периода рассматриваемпоследовательно пары точек: первая точкаi – точка максимумакорреляции, вторая – одна из соседних точек , имеющая наибольшее значение.Интерполируя по формуле ,находим новые точки максимума. Найдяразности между ними и взяв среднее,определяем величину периода.

Установленный период иизвестная дискретность взятия отсчетовпозволяет при необходимости вычислитьскорость вращения.

Необходимоотметить, что интерпретация выделенныхсоставляющих, основанная только навеличине периода, может быть некорректной.

Рассмотримобъект, имеющий сечение изображенное нарис. 4.

Одна его частьпредставляет собой половину эллипса,другая часть –половина окружности. Разница междурадиусом окружности и большой полуосьюэллипса равна 20.

При еговращении вокруг точки с координатами (5.0, 0.0)получены следующие данные (рис.5).

 Рис. 5. Смоделированныеизмерения. Применивметод «Гусеница» получим -50

Рис. 5. Смоделированныеизмерения.

Применивметод «Гусеница» получим следующиевосстановленные компоненты ряда (рис.6).

 Рис. 6. Восстановленныекомпоненты ряда. Перваякомпонента L1 имеет период, -51

Рис. 6. Восстановленныекомпоненты ряда.

Перваякомпонента L1 имеет период, равный полномуповороту объекта, у второй L2 период равенполовине оборота, а у третьей L3 одной трети оборота. В данном случаепервая составляющая соответствуетдвижению центра тяжести вокруг центравращения. Если рассчитать положения центратяжести в начальный момент, то егокоординаты будут (0.0, 8.0). Следовательно,расстояние от центра вращения (5.0, 0.0) доцентра тяжести равно 9.43. Это хорошосогласуется с полученной величиной 9.46 (рис.6).

Что касается формы, то еевлияние выразилось не в одной, а в двухсоставляющих (L2, L3). Первая отражает«овальность» сечения (рис. 7), а вторая другие, болеевысокочастотные отклонения (рис. 8). Вместеони полностью описывают заданную форму(рис. 9).

 Дляоблегчения задачи -52 Рис. 7  Дляоблегчения задачи интерпретациивыделенных -53 Рис. 8  Дляоблегчения задачи интерпретациивыделенных -54 Рис. 9

Дляоблегчения задачи интерпретациивыделенных составляющих предложенследующий способ предварительногоопределения формы объекта.

Образуемразности между первым измерением и всемипоследующими. Затем эти разности прибавимк предполагаемой величине радиуса сечения(r).

, (2)

При принятомзначении r=70,получен следующий круговой график (рис.10).

Как видноформа сечения определена верно, анесовпадение центра тяжести и центравращения привело к некоторомусмещению.

Этот способможет применяться в случае, если центртяжести сечения совпадает с центромвращения или описывает вокруг негоокружность.

Приведенныйпример показывает, что интерпретациявосстановленных компонент являетсясложной, трудно формализуемой задачей,правильное решение которой возможно приналичии априорной информации обособенностях объекта и знания законов егофункционирования.

По итогам проведенныхисследований предложена следующаяпоследовательность обработки результатовизмерений дальностей, полученных с однойточки:

  1. Удаление грубыхошибок и центрирование данных
  2. Разложение ряда насоставляющие с помощью метода«Гусеница»
  3. Определение периодасоответствующих компонент ряда
  4. Предварительноеопределение формы по совокупностивыделенных составляющих, исключая шумовуюи другие высокочастотныесоставляющие
  5. Интерпретациявыделенных составляющих
  6. При необходимостипостроение параметрических моделейотдельных составляющих ряда.

Экспериментальнаяпроверка предлагаемых методов былавыполнена во время работ по контролюгеометрических характеристик вращающихсяпечей обжига на комбинатах «Фосфорит» иСыктывкарском ЛПК.

В этих работахиспользовались датчики фирмы «Рифтэк»серии РФ600. Датчики размещались уконтролируемой поверхности на специальныхкронштейнах или выдвижных штангах (рис.11).

Так при работе на первомбандаже известерегенерационной печиСыктывкарского ЛПК были полученыизмерения, которые после центрированиямогут быть представлены в виде графика(рис. 12).

 Рис. 12. Измерения побандажу. После разложения насоставляющие получили -59

Рис. 12. Измерения побандажу.

После разложения насоставляющие получили семь периодическихкомпонент с различными периодами.Ограничимся рассмотрением первых трех,вносящих наибольший вклад (рис. 13).

 Рис. 13 Восстановленныекомпоненты. Первая имеет период 14.8сек., вторая 24.8 -60

Рис. 13 Восстановленныекомпоненты.

Первая имеет период 14.8сек., вторая 24.8 сек., третья – 4.8 сек. Исходя из того, что периодвращения печи составляет 50-55 сек., а роликовсоответственно 12.5-13.8 сек., можнопредположить, что первая компонентапорождена влиянием роликов, а вторая«овальностью» бандажа. Что касаетсятретьей компоненты, то ее источник невыявлен. На следующем графике (рис. 14)показаны: форма бандажа построенная повторой выделенной составляющей (жирнаялиния) и форма, полученная по данным сэлектронного тахеометра (тонкаялиния).

Так как обмер бандажа наостановленной печи производился лишь содной стороны, сравнение результатоввозможно только для половиныповерхности.

Заметное расхождениемежду линиями наблюдается лишь в одномместе и составляет 0.4 мм, что не намногопревышает точность координат, которые былиполучены по измерениям электроннымтахеометром LeicaTDA 5005 с ошибкой 0.2 – 0.3 мм.

2. Предложенспособ определения координат центравращения и среднего радиуса сеченияобъекта по синхронным измерениямдальностей до поверхности объекта с трехточек.

Добавляя в измерительнуюсистему датчики, мы получаемдополнительную информацию, котораяпозволяет повысить достоверностьполучаемых результатов, облегчить ихинтерпретацию и оценить дополнительныепараметры. Необходимое количестводатчиков зависит от особенностейнаблюдаемого объекта и поставленнойзадачи. Рассмотрим задачи, решаемые разнымколичеством датчиков при наблюдении завращающимся объектом цилиндрическойформы.

  1. При наличии одногодатчика мы можем определить радиальноебиение объекта в необходимом месте и,используя изложенные ранее методывыделить влияние различных факторов(эксцентриситет, отклонения от окружностии др.).
  2. При использованиидвух датчиков, расположенных в одномпоперечном сечении, обеспечиваются те жерезультаты, что и в первом случае, однаконадежность их повышается.
  3. Использование трехи более датчиков, расположенных в одномпоперечном сечении, позволяетдополнительно определить три параметра:средний радиус и координаты центравращения по данному сечению (при условии,что координаты датчиковопределены).
  4. Использованиебольшого количества датчиков даетвозможность одновременно получать данныедля множества сечений объекта, чтообеспечивает полное описание наблюдаемогообъекта в динамике. Кроме этого датчикиможно расположить и на объектахсопряженных с наблюдаемым и получитьинформацию о их взаимном влиянии.

Подходы к обработкеданных, полученных с группы датчиков,изложены для случая работы с тремядатчиками. Работа с сетью датчиков,расположенных в различных сечениях,затрагивается только в вопросах ееуравнивания.

Расположение датчиковдолжно удовлетворять следующимусловиям:

  • Датчики должнырасполагаться в плоскостиперпендикулярной оси объекта.
  • Они должны быть доступныдля координатоопределяющейсистемы.
  • Датчики желательнорасполагать равномерно по всейокружности.

После закреплениядатчиков производится определение ихкоординат с помощью геодезическихприборов. В работе рассмотрены основныемоменты, связанные с определениемкоординат применительно к оптическимтриангуляционным датчикам. Также в работерассмотрены вопросы уравнивания свободныхпространственных геодезических сетей,построение которых необходимо прииспользовании большого количествадатчиков, расположенных в несколькихсечениях.

У каждого датчикаопределяются координаты трех точек.Используя эти координаты и учитываягеометрию датчиков, вычисляютсякоординаты двух точек, лежащих на лучевизирования. После этого для упрощенияпоследующей обработки осуществляетсяпереход из пространственной системыкоординат xyz в плоскую систему координат XY,принадлежащую плоскости, образованнойдатчиками, т.е. плоскости сечения.Предлагается один из возможных способовтакого перехода.

По координатам всехточек в плоской системе координат,вычисляются дирекционные углы лучейвизирования, а затем, используя измеренныерасстояния, находятся координаты точек наповерхности объекта на все моментывремени. Для оценки СКП полученныхкоординат выведены формулы:

, (3)

, (4)

где n – дирекционный угол визирного луча сn-го датчика; dni – расстояние отдатчика до точки на поверхности объекта вi-ый момент времени; Xn, Yn– приращениякоординат между точками на n-ом датчике;, – СКП координат n-годатчика; – СКП измерениярасстояния.

Для определения среднегорадиуса сечения и координат центравращения предложен следующийалгоритм.

На каждый момент времени,в который производились измерения, мыимеем координаты трех точек, лежащих наповерхности объекта. Зная эти координаты,мы можем построить окружность, проходящуючерез эти точки для любого из моментоввремени, то есть вычислить координатыцентра окружности и радиус.

Полученные, координатыцентра и радиус окружности для первогомомента времени, принимаются в качествепредварительных значений параметров идальнейшую обработку производим по методунаименьших квадратов.

В качестве измеренныхвеличин, принимаем координаты точек наповерхности объекта. Их СКП рассчитываютсяпо формулам (3-4). Веса измеренийустанавливаются обратнопропорциональными квадратам величин СКП.Ввиду большого количества данныхобработку целесообразно производитьрекуррентным МНК.

На основаниипроведенного исследования предложенаследующая последовательность обработкирядов измерений дальностей, полученных стрех точек, расположенных в одном,перпендикулярном к оси объекта,сечении.

  1. Обработка данных,полученных с каждой точки отдельно.Сравнение результатов, между собой. Этопозволяет по данным, из которых исключеныгрубые ошибки, получить величину скоростивращения объекта и разложение рядов данныхна составляющие.
  2. Переход отпространственной системы координат, кплоской системе координат на плоскостисечения. Вычисление координат точек наповерхности объекта на все моментывремени.
  3. Определениесреднего радиуса объекта и координатцентра вращения.
  4. Построение модели сеченияобъекта на основе выделенных составляющих,отражающих отклонения формы от окружности,и с учетом вычисленного среднегорадиуса.
  5. Пересчет принеобходимости координат центра вращениявновь в пространственную системукоординат.

Предлагаемые методытестировалась на смоделированныхобъектах.

Заключение

В соответствии с целями изадачами исследования получены следующиерезультаты:

    • Решена задача выявленияотклонений формы сечения объекта отокружности путем измерения дальностей доповерхности объекта с одной точки. Еерешение основано на разделении ряда данныхна компоненты соответствующие различнымфакторам и определении их периодов. Такимобразом, можно выделять влияние отклоненияформы объекта от окружности,эксцентриситета, влияние на вращениедругих, сопряженных, объектов.Работоспособность способа проверена намоделях и на промышленном объекте.
    • Предложен способопределения координат центра вращения исреднего радиуса сечения объекта посинхронным измерениям дальностей доповерхности объекта с трех точек. Способпозволяет определять вероятнейшиезначения таких геометрическиххарактеристик сечения объекта как среднийрадиус и координаты точки вращения.Работоспособность способа проверена намоделях.
    • Создана компьютернаяпрограмма для пакета по обработке данныхнаблюдений за вращающимися объектами,реализующая предлагаемые методы.

Достоверность иобоснованность полученных результатовподтверждены экспериментальнымиисследованиями, проведенными наматематических моделях, а также опытомпрактического применения напроизводственных объектах.

Публикации

По теме диссертацииопубликованы следующие работы:

  1. Петров В.В., Тюрин С.В. Контрольгеометрических характеристик вращающихсяпечей / В.В. Петров, С.В. Тюрин // М.: Целлюлоза.Бумага. Картон, 2005, №7, с.66-70.
  2. Тюрин С.В. Уравнивание свободныхпространственных сетей. Современныепроблемы геомеханики, геотехнологии,маркшейдерского дела и геодезии /Санкт-Петербургский государственныйгорный институт (технический университет).СПб, 2004. (Записки горного института. Т.156). с.193-197.
  3. Тюрин С.В.Определение скорости вращения помногократным измерениям дальностей дообъекта / С.В. Тюрин // СПб., 2005, 8 с. – Деп. в ВИНИТИ 22.11.05,№1519В2005.
  4. Тюрин С.В. Применение методасингулярного разложения для обработкиданных с датчика расстояний принаблюдениях за вращающимися объектами /С.В. Тюрин // СПб., 2005, 20 с. – Деп. в ВИНИТИ 22.11.05,№1520В2005.


Pages:     | 1 ||
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.